[发明专利]一种三维扫描仪标定方法及系统

说明书

本发明提供一种三维扫描仪标定方法及系统，其中，所述方法包括：为三维扫描仪外挂一第二影像接收装置；通过第一影像接收装置和第二影像接收装置同时拍摄平面标定板在不同位姿下的多帧影像，对第一影像接收装置和第二影像接收装置的内参数和外参数进行标定；通过影像投射装置向白板投射单帧编码结构光，第一影像接收装置和第二影像接收装置同时拍摄白板在不同位姿下的多帧编码影像，对第一影像接收装置和所述影像投射装置的内参数和外参数进行标定。本发明借助于高分辨率的第二影像接收装置，采用高分辨率的第二影像接收装置和扫描仪中的第一影像接收装置进行配合拍摄，弥补了第一影像接收装置的分辨率问题，提高了扫描仪标定的精度。

技术领域

本发明涉及相机标定技术领域，更具体地，涉及一种三维扫描仪标定方法及系统。

背景技术

在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机参数。在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为相机标定(或摄像机标定)。

三维扫描仪包括一影像接收装置和一影像投射装置，比如，包括一相机和投影仪，三维扫描仪的标定即为求解影像接收装置和影像投射装置的内参数和外参数。传统对三维扫描仪的标定方法为，使用棋盘格标定板，影像投射装置向棋盘格标定板投射横向格雷码和纵向格雷码，影像接收装置对棋盘格标定板在不同位姿下拍摄多帧影像。对每一帧影像中的每一个像素进行解码，得到其在影像投射装置底片上的二维像素坐标，然后通过对每一个像素在棋盘格标定板上的三维坐标进行插值得到每一个点在世界坐标系中的坐标。根据每一个像素在影像投射装置底片上的二维像素坐标和在世界坐标系中的坐标，三维扫描仪中的影像接收装置和影像投射装置的内参数和参数进行标定。

采用上述标定方法由于使用棋盘格标定板投射格雷码，棋盘格标定板上具有棋盘格背景，扫描仪中的影像接收装置在拍摄棋盘格标定板的影像时，其精度容易受到光线的影响；使用棋盘格标定板，标定板的材质也会对标定的精度有很大的影响。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的三维扫描仪标定方法及系统，克服了人为标定的不精确性。

根据本发明的一个方面，提供了一种三维扫描仪标定方法，所述三维扫描仪包括一第一影像接收装置和一影像投射装置，包括：

S1，为所述三维扫描仪外挂一第二影像接收装置，所述第二影像接收装置的分辨率高于所述第一影像接收装置的分辨率；

S2，通过所述第一影像接收装置和所述第二影像接收装置同时拍摄平面标定板在不同位姿下的多帧影像，基于平板标定方式对所述第一影像接收装置和所述第二影像接收装置的内参数和外参数进行标定；

S3，通过影像投射装置向白板投射单帧编码结构光，所述第一影像接收装置和所述第二影像接收装置同时拍摄所述白板在不同位姿下的多帧编码影像，基于所述第一影像接收装置和所述第二影像接收装置的内参数和外参数，对所述第一影像接收装置和所述影像投射装置的内参数和外参数进行标定。

本发明的有益效果为：借助于外挂的第二影像接收装置，其中，第二影像接收装置的分辨率要高于第一影像接收装置的分辨率，采用高分辨率的第二影像接收装置和扫描仪中的第一影像接收装置进行配合拍摄，弥补了第一影像接收装置的分辨率问题，提高了扫描仪标定的精度；先通过棋盘格标定板对第一影像接收装置和第二影像接收装置进行标定，然后采用白板对第一影像接收装置和影像投射装置进行标定，即在对第一影像接收装置和影像投射装置进行标定时，采用白板，由于白板无背景，因此，第一影像接收装置和第二影像接收装置在拍摄的过程中，不易受到光线的影响，而且由高分辨率的第二影像接收装置和第一影像接收装置同时拍摄，相比现有技术的只采用第一影像接收装置进行拍摄，拍摄得到的影像的精度会更高，从而最终对扫描仪的标定结果也会更精确；影像投射装置向白板上投射单帧编码结构光，标定精度不受白板材质的影响。